处理纸浆的方法和装置.pdf

本发明涉及在具有至少两级的离心除渣装置中将悬浮液、尤其是纤维悬浮液分离成良浆组分和包含杂质颗粒的组分的方法，在该方法中，悬浮液被输送到具有反向功能的离心除渣装置的前一级(300，400)中，较重的组分作为良浆组分(330，430)从中输出，而较轻的组分作为包含杂质颗粒的组分、即浆渣(320，420)从中输出，并且包含杂质颗粒的较轻组分、即浆渣(320，420)被输送到离心除渣装置的后一级(340，440)中。反向离心除渣装置的至少一个后级(340，440)的进料浓度增加。

1.  在具有至少两级的反向离心除渣装置中将悬浮液、尤其是纤维悬浮液分离成良浆组分和包含杂质颗粒的组分的方法，在该方法中，悬浮液被输送到具有反向功能的离心除渣装置的前一级(300，400)中，较重的组分作为良浆组分(330，430)从中输出，而较轻的组分作为包含杂质颗粒的组分、即浆渣(320，420)从中输出，并且包含杂质颗粒的较轻组分、即浆渣(320，420)被输送到离心除渣装置的后一级(340，440)，其特征在于反向离心除渣装置的至少一个后级(340，440)的进料浓度增加。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于后一级(340，440)的进料浓度增加是由于除了来自前一级的浆渣(320，420)之外，还将其他浓度较高的工艺流(370，470)输送到后一级(340，440)。

3.  如权利要求2所述的方法，其特征在于所述的具有较高浓度的工艺流是来自前一级(400)的良浆(430)的一部分。

4.  如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于输送到至少一个后级(340，440)中的纸浆增加后的浓度优选在0.4-0.8％之间。

5.  如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于该离心除渣装置为串连。

6.  如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于该离心除渣装置为前连。

7.  如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于各离心除渣级的流量/浆渣之比优选为约40％。

8.  具有至少两级、用于将悬浮液、尤其是纤维悬浮液分离成良浆组分和包含杂质颗粒的组分的离心除渣装置，该离心除渣装置的旋液除渣器(300，400，340，440)以反向方式操作，以便较重的组分作为良浆组分从旋液除渣器(300，400，340，440)中输出，而较轻的组分作为包含杂质颗粒的组分、即浆渣从旋液除渣器(300，400，340，440)中输出，其特征在于向后一级(340，440)进料的管线(320，420)配备有用于将浓度较高的悬浮液引入到后一级的管线，以增加进料悬浮液的浓度。

9.  如权利要求8所述的离心除渣装置，其特征在于所述管线是将部分浓度较高的纤维再生工艺流引入到管线(320)内的管线(370)，以增加后一级(340)的进料浓度。

10.  如权利要求8所述的离心除渣装置，其特征在于所述管线是将来自前一级的部分良浆引入到管线(420)内的管线(470)，以增加后一级(440)的进料浓度。

11.  如权利要求8-10中任何一项所述的方法，其特征在于该离心除渣装置为串连。

12.  如权利要求8-10中任何一项所述的方法，其特征在于该离心除渣装置为前连。

处理纸浆的方法和装置
技术领域
本发明涉及用旋液除渣器处理纸浆、尤其是纤维悬浮液的方法和装置。即：在离心除渣装置中用旋液除渣器处理纸浆，以从纸浆中分离出杂质。
背景技术
旋液除渣器通常用在如制浆造纸工业中，用于净化纤维悬浮液。常规旋液除渣器的目的在于分离出沙子和其他重组分以及源自木材(例如树皮)的杂质颗粒，并减少碎片的含量。
在常规的旋液除渣器中，比纤维和水重的材料被分离到浆渣中。进浆被分成两部分：从除渣器顶部输出的良浆和从除渣器底部输出的浆渣。进浆被浓缩成浆渣，因此浆渣的浓度高于进浆，而良浆的浓度低于进浆。
在旋液除渣器中，低浓度的纸浆被输送到圆锥形涡流室中，压力能在此转化为旋转运动。在旋液除渣器中，颗粒与纤维在离心加速场的影响下发生分离。颗粒相互分开的前提是它们之间必须有相对运动。已知只有在浓度足够低时才可能如此；否则纤维网络本身会黏住小杂质，分离就不会发生。待清除颗粒的分离效率取决于颗粒的尺寸、形状和密度以及控制变量：入口速度、密度及进料和良浆之间的压力差。
在反向离心除渣装置，水和比纤维轻的材料被分离到浆渣中。输送到旋液除渣器中的纸浆被分成两部分，但是这两部分的出口位置与常规的旋液除渣器相比反了过来；良浆从除渣器的底部排出，而浆渣从除渣器的顶部排出。进浆被浓缩成良浆，因此浆渣的浓度低于进浆，而良浆的浓度高于进浆。
在建造和连接反向离心除渣装置时，已知使用例如美国公开US6003683中介绍的工艺。在该公开所述的方案中，反向离心除渣装置如此构造，即，第一级装备有所谓的反向旋液除渣器，而第二级装备有所谓的三路除渣器(threeway cleaner)。三路除渣器不是反向旋液除渣器，但大体上是常规旋液除渣器和反向旋液除渣器的结合体。在三路除渣器中，浆渣在较低位置处沿轴向从除渣器中心取出，而良浆则在的较低位置处沿切线方向从除渣器外壁上取出。使用三路除渣器是由于从中取出的浆渣可能显著少于从反向旋液除渣器中取出的浆渣，因此该装置的浆渣总流量保持较低。另外，施加在三路除渣器上的压力差显著小于施加在反向旋液除渣器上的，因此其能量效率较高。另一方面，用于分离比纤维和水轻的颗粒的三路除渣器的分离效率较低。
在例如KBC(kadant Black Clawson)所用的常规的反向离心除渣装置中，来自第一级的良浆被进一步引向浓缩器，而稀浆渣被输送到第二级中。这意味着第二级的进料浓度极低。良浆从第二级被进一步引入稀释水或者白水(O-water)槽中，而浆渣被引到澄清器中。这种方案例如在WO97/06871中做了介绍。
通常用在常规反向离心除渣装置中的另一个方案使用串连。例如GL & V(Groupe Laperrière & Verreault有限公司)制造了在两级反向旋液分离器中串连使用的反向离心除渣装置。
在GL & V的常规的反向离心除渣装置中，来自第一级的良浆被进一步引向浓缩器，而稀浆渣被输送到第二级中。这意味着在该方案中第二级的进料浓度也极低。良浆从第二级被引回到第一级进料中(所谓的串连系统)，而浆渣被引到澄清器。这种方案在例如WO98/11296中做了描述。
使用现有技术的反向涡流除渣装置存在着第二级或之后各级分离效率低的问题。在研究用于分离比纤维和水轻的杂质(例如蜡)的反向旋液除渣器的分离效率时，我们注意到，分离效率高度取决于进料悬浮液的浓度。以前认为只有浓度足够低时，旋液除渣器才能高效工作。现在我们在研究中得到了全新发现：如果浓度低，那么反向旋液除渣器就不能有效地分离比纤维和水轻的杂质。流量/浆渣(flow/reject)之比也有影响，但不太重要。目前已知的方案使用工艺连接，在所有的工艺连接中，后一级的进料浓度低，即，分离效率较低。
发明内容
本发明提供了上述问题的解决方案。根据我们的发明，涡流除渣装置的后一级或后几级的进料浓度增加。增加后一级或者后几级的进料浓度导致分离效率显著增加。
根据本发明，反向离心除渣装置的工艺连接如此进行，即，让后一级的进料浓度增加，以提高分离效率。为了增加后一级的进料浓度，例如第一级良浆或者来自纤维再生工艺的其他液流可以用作所谓的辅助纸浆。辅助纸浆也可以是纤维再生工艺之外的任何纤维流。进料浓度可以选择性地在例如反向离心除渣装置的第二、第三、等级中增加。
附图说明
下面将参照附图更详细地说明本发明。
图1示意性地图解说明了现有技术的离心除渣装置的工艺连接。
图2示意性地图解说明了现有技术的反向离心除渣装置的工艺连接。
图3示意性地图解说明了按照本发明的一个实施例的反向离心除渣装置的工艺连接。图4示意性地图解说明了按照本发明的另一个实施例的反向离心除渣装置的工艺连接。
具体实施方式
图1是现有方案的简图，其中反向离心除渣装置如此连接，即，第一级具有反向旋液除渣器，而第二级具有三路除渣器。在图1的方案中，来自第二级的良浆被向前引(所谓的前连)。
图1的方案具有反向离心除渣装置，其中第一级具有反向旋液除渣器100，而第二级具有三路除渣器140。纤维悬浮液经管线110被输送到第一级的反向旋液除渣器100中，在这些除渣器中，按照第一级进料(管线110中)的体积流量计算，约40％的悬浮液经管线120被引到浆渣中，而约60％的悬浮液经管线130被引到良浆中。来自第一级并且被引到管线120中的浆渣的浓度显著低于经管线110输入到第一级中的悬浮液。稀浆渣经管线120被引到第二级的三路除渣器140中，在这些除渣器中，按照经过管线120的进料的体积流量计算，约10％的稀浆渣经管线160被引到浆渣中，而约90％的稀浆渣经管线150被引到良浆中。来自第二级的良浆经管线150被向前引，即，该装置具有所谓的前连。
图2是反向离心除渣装置的现有技术的工艺连接的简图，其中两级都具有反向的旋液除渣器。来自离心除渣装置的第二级的良浆被带回第一级进料(所谓的串连)。在如图所示的方案中，两级都具有反向的旋液除渣器200和240。纤维悬浮液经管线210被输送到反向旋液除渣器200中，根据管线210中的第一级进料的体积流量计算，其中约25％的悬浮液经管线220被引到浆渣中，而约75％的悬浮液经管线230被引到良浆中。来自第一级的浆渣的浓度显著低于输入到第一级中的纤维悬浮液。稀浆渣经管线220被引到第二级的反向旋液除渣器240中，根据管线220中的第二级旋液除渣器的进料的体积流量计算，其中约25％经管线260被引到浆渣中，而约75％经管线250被引到良浆中。来自第二级的良浆经管线250被引到管线210中的第一级进料中，即该装置具有所谓的串连。
图3示意性地图解说明了如本发明的优选实施例所述的方案，其中两级都具有反向旋液除渣器300和340。实际上，每级离心除渣装置都具有多个旋液除渣器。在这种简图中，通常只显示一个，例如在这幅图中。离心除渣装置的一级中的每个旋液除渣器在这里只用一个附图标记来表示。纤维悬浮液经管线310被输送到第一级的反向旋液除渣器300中，在这些除渣器中，根据第一级进料的体积流量计算，约40％的悬浮液经管线320被引到浆渣中，而约60％的悬浮液经管线330被引到良浆中。将辅助纸浆经管线370引到浆渣流中，使管线320中的第一级浆渣的浓度增加，其中辅助纸浆是一些浓度高于第一级浆渣的纤维流，它是从纤维再生工艺中或者该工艺外部获得的。
图4示意性地图解说明了如本发明的另一个优选实施例所述的方案。两级都具有反向旋液除渣器400和440。另外，在此情况下，离心除渣装置的每一级实际上都有几个旋液除渣器，但在这里图中只显示一个。离心除渣装置的一级中的每个旋液除渣器在这里只用一个附图标记来表示。纤维悬浮液经管线410被输送到第一级的反向旋液除渣器400中，在这些除渣器中，根据第一级进料的体积流量计算，约40％的悬浮液经管线420被引到浆渣中，而约60％的悬浮液经管线430被引到良浆中。将辅助纸浆经管线470引到管线420中的浆渣流中，使第一级浆渣的浓度增加，其中辅助纸浆是来自管线430的第一级良浆的一部分，其浓度高于来自第一级的浆渣流。
对于具有两级以上的离心除渣装置，可以安排让后一级或者后几级进料的浓度增加。因此，浓度增加可以发生在例如第二级、第三级或者第二和第三级的进料中，或者选择在任意两级或者更多级之间。根据本发明，被输送到后一级中的纸浆的浓度优选增加到0.4-0.8％。
如本发明所述的离心除渣装置的工艺连接可以是串连或者前连。各级的浆渣/流量之比优选为约40％。
上面公开了本发明的两个优选实施例。不过本发明并不局限于这两个实施方式，本发明的范围由所附的权利要求书限定。